Электрический ток в газах. Типы самостоятельного разряда. Плазма.
| Электрический ток в газах | |
| 1. Газы в обычных условиях—диэлектрики. Воздух используют в технике как изолятор: а) в линиях электропередач; б) между обкладками воздушных конденсаторов; в) в контактах выключателей. | |
| 2. При определенных условиях газы — проводники: молния, электрическая искра, дуга при сварке. Процесс протекания тока через газ называетсягазовым разрядом. Свободные заряды (ионы обоих знаков и электроны) возникают в газах только в процессе ионизации. | |
| Ионизация газов Ионизацию вызывают: 1. Высокая температура. 2. Ультрафиолетовые лучи. 3. Рентгеновские лучи, γ - лучи и т. п. Ионизация осуществляется при условии: еЕλ > W ионизации, где λ — длина свободного пробега заряженных частиц. | 
|
| Рекомбинация. Вследствие рекомбинации для поддержания длительного тока необходима постоянная ионизация. | 
|
| Несамостоятельный и самостоятельный разряды 1. Несамостоятельный разряд происходит под действием внешнего ионизатора. 2. Самостоятельный разряд - разряд, происходящий без действия внешнего ионизатора (электронным ударом). Напряжение, при котором возникает самостоятельный разряд, наз. напряжением пробоя (потенциал ионизации). | 
|
| График: ОА — только часть заряженных частиц доходит до электродов, частьрекомбинирует; АВ—ток почти не увеличивается (ток насыщения); ВС — самостоятельный разряд. | 
|
| Типы самостоятельного разряда. Техническое применение | |
| 1. Тлеющий разряд. Применяется в газосветных трубках, неоновых лампах, цифровых индикаторах, лампах дневного света, ртутных лампах низкого давления. | 
|
| a. Несветящаяся часть, прилегающая к катоду, наз. темным катодным пространством, b. Светящийся столб газа, заполняющий остальную часть, наз. анодным положительным столбом. При определенных давлениях анодный столб распадается на отдельные слои, разделенные темными промежутками (страты). Причиной ионизации газа в тлеющем разряде является ударная ионизация и выбивание электронов из катода положительными ионами. |
|
| 2. Дуговой разряд. Применяется в ртутных лампах высокого давления, источниках света, при сварке металлов, в электроплавильных печах, при электролизе расплавов, в электропечах. | |
| 3. Коронный разряд Высокая напряженность. Используют в электрофильтрах для очистки газов от примесей твердых частиц. Применяется в счетчиках заряженных частиц Гейгера-Мюллера. Громоотвод. Отрицательное явление: вызывает утечку энергии на высоковольтных линиях. | 
|
| 4. Искровой разряд Высокое напряжение. Применяется при обработке металлов. Молния: U=108 В, I=105 А, продолжительность 10-6 с, диаметр канала 10 - 20 см. | 
|
| Плазма Частично или полностью ионизованный газ называется плазмой. Наиболее распространенное состояние вещества в природе: 1. Низкотемпературная плазма: Т<105 К. 2. Высокотемпературная плазма: Т>105 К. Можно наблюдать: пламя костра, рекламные газовые трубки, медицинские кварцевые лампы. Большое значение: получение термоядерной реакции.
| |
« Виды самостоятельных разрядов в газе»
| Виды разрядов | Искровой | Дуговой | Тлеющий | Коронный |
| Явления, сопровождающие разряд | Яркий световой канал, звуковые явления – гром, треск | Яркая светящаяся область в виде дуги, сильный нагрев электродов и газа | Почти вся трубка заполнена однородным свечением | Поток газа, увлекаемого заряженными частицами, свечение газа, звуковые явления |
| Условия возникновения | Достаточное напряжение от нескольких вольт миллионов вольт | Разогрев катода до высокой t0C, достаточное напряжение | Низкая плотность газа, достаточное напряжение | Высокое напряжение, высокий градиент электрического поля |
| Использование разряда в технике | Система зажигания ДВС, электроискровая обработка материалов | Сварка и плавка металлов, в том числе и под водой, мощные прожекторы, дугогасители в контакторах, масляные и пневматические выключатели в установках выше 1000 В | Рекламные огни, лампы дневного света, ультрафиолетовые лампы, тиратроны и индикаторы | Пылевые фильтры в химической и металлургической промышленности, озонаторы воздуха, дробление проводов ЛЭП для снижения градиента электрического поля и уменьшения утечки электроэнергии |
| Где встречается в природе | Молнии в атмосфере Земли и планет | Полярное сияние | Огни святого Эльма |
Цель: Формирование представлений учащихся о природе электрического